[반도체 8대 공정] Dry Etch 평가 항목 및 주요 부가 기술(하드마스크)

[반도체 8대 공정] Dry Etch의 평가 항목 및 주요 부가 기술(하드마스크)

 

Dry Etch의 평가 항목

(1) Etch Rate

Etch Rate, 한국말로 식각률을 의미합니다. 식각률이란 일정 시간 동안 박막의 두께를 식각 시간으로 나눈 값입니다. 즉 식각률이 높다는 건 일정 시간에 더 많은 박막을 식각 할 수 있음을 의미합니다. 이는 플라즈마 가스, 압력, 박막의 종류, 온도 등 다양한 변수에 따라 식각률이 달라질 수 있습니다.

 

(2) Selectivity

두 번째는 선택비입니다. 식각 과정에서 식각하는 박막은 서로 다른 물질일 것입니다. 이때 이 물질 간에 식각율의 비율을 의미합니다. Etch 공정 전에 나오는 공정은 Photo 공정으로 PR이 patterning 된 상태로 Etch 공정이 진행될 것입니다. 여기서 우리가 보호해야 할 부분은 PR이 덮인 부분입니다. Engineer는 물질 간에 식각 비를 인지하며, Etch 공정을 진행해야 Mask로 사용되는 PR 아랫부분을 보호할 수 있을 것입니다.

 

(3) Uniformity

Uniformity란 균일도이며, Wafer 내 또는, Wafer 간 항상 일정하게 Etch 되어야 함을 의미합니다. 즉 공정이 얼마나 재현성 있게, 균일하게 식각이 되는지를 의미합니다. 대량생산에 있어 반도체 공정상 균일도는 매우 중요한 요소 중 하나입니다.

 

 

 

하드마스크(Hardmask)

반도체 공정은 시간이 지날수록 기술이 고도화돼가고 있으며, Pattern 또한 미세화되고 있습니다. 즉 우리는 같은 Wafer 내 더 많은 Pattern을 그리려 하고 있으며, 그러기 위해선 더 얇은 선폭이 필요합니다. Photo 공정에서 얇은 Pattern을 그려내기 위해 Photoresist 를 얇게 만든다면 어떤 문제가 있을까요? Depth Of Focus 마진이 부족해집니다. Depth Of Focus 마진이 부족해진다는 얘기는 Photo 공정 시 Focus가 조금이라도 흔들리게 된다면, PR Pattern 또한 무너져 버릴 수 있다는 말이 됩니다. 즉 더는 얇아진 PR 두께가 버티지 못해서 나온 공정이 Hardmask 공정입니다.

 

 

 

<그림1>

 

위 <그림1>을 보시면 Hardmask 공정에 대한 개념을 이해할 수 있습니다.

KrF 공정에선 PR 두께가 두꺼워 PR이 무너지지 않고 아래 Pattern까지 완성 할 수 있었습니다. 아래 ArF 공정을 보시면 PR 두께가 절반이 되며 PR이 버티지 못해 무너지는 모습을 볼 수 있습니다. 맨 아래 그림 보시면 PR 아래 SiON, C-HM 등을 추가로 증착시킨 모습을 볼 수 있습니다. 즉 Barrier 역할을 할 수 있는 SiON, C-HM 등 추가로 도포하여 Patterning을 완성할 수 있습니다. PR의 선폭은 그대로이지만 높이가 줄어들어 버틸 수 있게 된 것입니다.